输电线路导线阵风响应系数研究

采用阵风荷载因子法推导了不同档数、影响线函数下输电线路导线阵风响应系数的计算公式,研究了湍流积分尺度、风速、档距、共振响应分量、分离系数和峰值因子等因素对导线阵风响应系数的影响规律,并将其与现行ASCE规范和中国规范的导线阵风响应系数进行了比较分析.分析结果表明,计算导线跨中位移和输电塔风致响应时,应分别考虑单档和相邻...     

季节性冻土地区的输电杆塔基础设计研究

输电杆塔基础的设计、施工过程中,经常会受到季节性冻土的干扰。如何克服季节性冻土带来的热融滑塌、融陷和冻胀等问题,是电力勘察设计中不得不考虑的内容。本文就季节性冻土地区的输电杆塔基础建设难题进行了探讨,并提出了输电杆塔基础设计方面的解决措施。     

准双曲面齿轮动态啮合性能的有限元分析研究

研究准双曲面齿轮动态啮合有限元分析模型的构建方法,建立了合理的有限元模型。基于接触动力学的基本理论和显式有限元分析方法,对准双曲面齿轮的动态啮合性能进行了研究,得到啮合接触冲击特性、齿面接触区域、齿面接触应力及齿根弯曲应力等在轮齿动态啮合过程中的变化规律。以转速和负载两个典型的工作条件为变量,建立对比分析模型,研究转速和负载对准双曲面齿轮动态啮合性能的影响。转速对准双曲面齿轮动态啮合性能影响显著,而负载对准双面齿轮的动态啮合性能影响则跟转速有关,随着转速的增大,相同的负载变化对动态啮合性能的影响逐渐减弱。     

基于舵机动态特性测试的阵风减缓控制系统设计

利用所设计的舵机测试系统对飞翼布局阵风减缓试验模型所采用的伺服舵机(Hitec-7954SH)带载情况下的动态特性进行测试,并根据试验数据辨识出舵机的传递函数。设计舵机补偿控制系统补偿舵机的幅值衰减和相位滞后,并在此基础上设计阵风减缓控制系统。仿真计算表明:在von Karman连续阵风激励的情况下,所设计的控制系统能有效减缓模型的阵风响应。然而,舵机动态特性会对阵风减缓控制系统产生影响:幅值衰减会降低阵风减缓控制系统的减缓效果而相位滞后会使得所设计的阵风减缓控制系统在某些频率范围内加剧飞机的阵风响应。比较舵机补偿控制系统开/闭状态下模型的阵风响应,在断开舵机补偿控制系统的情况下,所设计的阵风减缓控制系统的减缓效果降低,甚至加剧某些响应,说明舵机补偿控制系统的必要性,并为之后的风洞试验和飞行试验提供参考。     

铝合金薄板的铣削动力响应特性仿真与实验研究

铣削加工时铣削力周期性变化,引起的工件动态应力和应变对残余应力及振动有重要影响,明确铣削过程中的动力响应规律可以有效调控残余应力的产生与再分布。以铝合金工件为例,基于ABAQUS仿真软件建立了三维动态铣削仿真模型,获得了不同铣削时刻工件应力场的分布规律,分析了铣削不同位置时工件的动力响应特性。通过铣削实验测量了工件的动态应变和铣削力,并分析了加载频率对动力响应的影响。结果表明:铣削加工边缘时更易出现应力波峰和应力集中现象;不同加载频率下应变的波动频率恒定为267 Hz,应变波动的最大范围为40με;工件的动力响应与铣削位置紧密相关。     

多跨输电线路脱冰动力响应研究

提出了输电线路脱冰动力响应有限元分析方法,采用3自由度等参抛物线索单元模拟导线及覆冰,空间杆单元模拟绝缘子串,建立了多跨覆冰输电线路有限元模型.使用生死单元技术杀死覆冰单元来模拟脱冰瞬间,使动力分析时间范围包含由覆冰至脱冰的荷载突变过程,采用考虑几何非线性的隐式时间积分算法,利用自适应时间步技术克服收敛困难,对线路脱冰...     

武广高速铁路无砟轨道路基动力响应试验研究

在武广高速铁路典型路基断面埋设测试元件,分别于“联调联试”阶段和运营2年后进行了动车组列车荷载作用下的路基动力试验,实测了路基动应力、振动加速度、振动速度等动力响应。分析了路基动力响应与列车速度的关系、动力响应沿路基深度变化规律和路基动力特性在运营前后的变化情况。结果表明：基床表层顶面轨下位置动应力响应比中线处大;动态响应在基床表层范围内最为强烈且衰减较快;列车荷载速度对动应力幅值影响较小,对振动加速度幅值影响较大。运营2年后与“联调联试”阶段相比,基床表层顶面动应力幅值、振动速度幅值相差不大,而振动加速度幅值在“联调联试”阶段较大;两次试验测得的z=2.7m时(基床底层底面)路基动应力幅值和振动加速度幅值的衰减率依次为73.40%~79.30%和79.28%~86.90%,z=4.2m时（路基本体内）两者衰减率依次为82.99%~89.06%和92.78%~96.31%;而振动速度幅值,z=1.8m时（基床底层内）衰减率范围为75.62%~80.80%。     

人体-结构系统静态耦合的模态参数

摘要：静态人体与结构之间的相互作用称为人体-结构系统的静态耦合。通过建立人体-结构系统的静态耦合运动方程,确定了系统的质量矩阵、刚度矩阵、阻尼矩阵。采用状态空间法求解其特征方程,得到了系统的频率和阻尼比,研究了人体与结构的质量比、频率比、阻尼比、人位于结构上的位置等参数对系统动力特性的影响。结果表明：人体既可以降低结构的频率,也会增加结构的频率;同时,人体既可以增加结构的阻尼,也会降低结构的阻尼;影响人体-结构系统频率的主要因素是人与结构的质量比、频率比、人位于结构上的位置,而人体的阻尼比对频率的影响较小。最后,通过简支梁振动试验,验证了分析模型的正确性。试验表明,不同姿态下的人体具有不同的动力特性,其对结构动力特性的影响也不同。     

橡胶隔振器静态力-位移关系计算方法的研究

测试了橡胶试片在单轴向拉伸、等双轴拉伸和平面剪切应力-应变状态下的应力-应变关系。利用测试得到橡胶试片在不同状态下应力-应变关系,和应用不同的本构模型,拟合得到了不同模型的材料常数。以两个橡胶悬置为研究对象,对橡胶隔振器进行三向静态力-位移特性分析,并与测试值进行对比。橡胶悬置1主要承受拉压变形或剪切变形,而悬置2则同时承受拉压和剪切变形。以悬置1和悬置2为研究对象,应用Mooney-Rivlin本构模型,计算分析了利用不同应力－应变状态得到的本构模型常数对橡胶隔振器力－位移关系计算结果的影响。以悬置2为研究对象,采用同一种应力－应变状态获取的本构模型常数,分析了本构模型对橡胶隔振器静态力-位移特性计算结果的影响。     

高层建筑屋顶广告牌风致响应分析

基于刚性模型测压风洞试验数据,采用时程分析法对高层建筑屋顶广告牌的风致响应进行了研究,并分析了单边布置、邻边布置、三边布置及四边布置广告牌对风致响应的影响。结果显示,高层屋顶广告牌单边布置时面板受力最大,而三边布置广告牌时面板受力最小;面板中间位置的斜撑单元对风荷载最为敏感,靠近面板迎风侧的立柱单元内力响应相对较大,面板中心位置的横向单元内力响应最大;不同的广告牌布置方式下,各类单元的阵风响应因子差别都不超过0.1。而同一种广告牌布置方式下各类单元之间的阵风响应因子差别最大为0.3;建议计算高层屋顶广告牌等效静力风荷载时,可偏保守地将阵风响应因子统一取为1.6。     

格构式输电塔结构多质点简化模型研究

采用“串联多质点系”力学模型,建立了典型500kV酒杯型输电塔和鼓型输电塔简化模型。根据高频动态测力天平风洞试验结果,计算了输电塔简化模型的风致响应,与根据实际结构有限元模型的结果进行了比较,对简化模型的计算误差及适用性进行了分析。结果表明,简化模型不适合用于格构式结构局部杆件的响应分析,但在计算反映结构整体特性的响应时具有较高的精度。     

B类风场与台风风场下输电塔的风振响应和风振系数

为研究常规B类风场与台风风场下输电塔的风振响应差异,以沿海地区某四回路角钢输电塔为原型建立了有限元模型,采用谐波叠加法生成两类风场下的风速时程,并在时域内进行了输电塔风振响应和风振系数的数值分析。结果表明：台风风场的高湍流特性导致其作用时各测点的顺风向风振响应均大于B类风场下的对应值。两类风场下,输电塔的风振系数比值约为1.25。因此,台风多发地区的输电塔设计必须考虑台风高湍流引起的动力风荷载增大效应。此外还进行了气弹模型风洞试验,以研究不同风速下的气动响应和风振系数,并将试验结果与理论计算进行了分析比较,验证了数值分析的适用性。     

多点输入下大跨输电单塔和塔线体系抗震性能分析

为了分析多点输入下大跨越输电单塔和塔线体系结构响应的差异,采用时程分析法系统地分析了多点输入下其地震响应,从节点最大位移、结构最大扭转角、杆件最大轴力和基底剪力等方面找出了2种结构体系地震响应的差异.通过分析可知,单塔和塔线体系结构响应存在较大的差异,且其差异与其所处的位置有关,并且与视波速的变化有关.因此对于大跨输电塔结构,应该考虑塔和线的耦合作用,在进行抗震分析建模时应采用塔线体系模型,否则得出的结论将偏于保守或偏于危险.     

基于向量式有限元的输电塔风致动力响应研究

该文以某大跨越格构式输电塔风致响应为例进行向量式有限元的应用分析,采用C++语言编写杆系结构向量式有限元的计算程序,获得输电塔的响应并与传统有限元结果进行比较,探讨阻尼处理方法和计算步长对计算结果的影响,最后针对输电塔进行风荷载作用下的倒塌分析。研究表明,两种方法算得的位移响应非常接近;向量式有限元法的计算效率比传统有限元高,该文算例中计算时间相差约20倍;计算步长对有限元计算结果有影响,建议计算时进行试算;向量式有限元可以用来求解输电塔的倒塌问题。     

输电塔气动力系数和气动导纳风洞试验研究

输电塔结构的非定常抖振力与来流风速之间存在复杂的非线性关系,基于风洞试验得到的某1 000 k V格构式直线输电塔弹性模型的基底力以及参考高度处同步采集的风速时程,采用线性和高斯两种近似假定计算了非定常气动力系数并与试验值进行了比较;提出了包含结构气动阻尼效应在内的总气动导纳的概念,通过基底脉动力谱和来流脉动风速谱的比值对总气动导纳函数进行识别,并用基于频域相干函数对导纳函数的线性部分进行了估计。结果发现,风偏角线性近似所计算静气动力系数的偏差较高斯近似小;由于气动抖振力非定常性质明显,不考虑总气动导纳函数将高估输电塔模型的抖振响应;脉动风力与脉动风速间有较强的非线性关系,用线性导纳函数计算的抖振力谱将低估脉动风分量的影响。     

基于响应面的大型输电塔结构有限元模型动力修正

针对基于灵敏度分析的有限元模型动力修正方法计算效率较低、迭代收敛慢的不足,将响应面法引入500 kV大跨越输电塔基准模型修正.选择塔脚弹性支承刚度为修正参数,依次进行单因素试验、样本值计算、响应面建立与分析、参数优化.修正后,有限元模型非常准确地复现了单塔横、纵两个方向的-阶弯曲动态特性,修正效果与基于灵敏度分析的模型修正方法接近,证明响应面法在有限元模型动力修正领域的应用价值.还探讨了塔架结构修正参数的选取问题,为相关研究提供参考.     

两相邻输电塔的同步环境脉动实测试验研究

基于随机振动及系统识别理论,对两相邻自立式直线输电塔进行同步环境脉动实测,识别两相邻输电塔耦合导地线的动力特性及绝缘子在输电塔的横向和纵向的振动频率。试验结果表明：在塔两侧导地线的初始张拉力一致的情况下,相邻直线输电塔的动力特性较为接近,与输电塔档距无关;同时分析得出输电塔的阻尼比均大于《高耸结构设计规范》（GB50135－2006）规定的阻尼比0.01。由于导线的影响,测试出绝缘子在塔-线体系横向振动频率大于输电塔的振动频率,而在纵向小于输电塔的振动频率,频率的差异对输电塔-线体系在风荷载作用下的振动情况不利。     

500kV 单回路输电塔塔头风荷载计算模型研究

根据高频底座天平测力风洞试验,得到典型500kV 单回路输电塔塔头结构风力系数的平均值和根方差值,给出了极值风力下塔头结构顺风向、横风向基底剪力和基底扭矩的功率谱。在此基础上,采用最小二乘法拟合,建立了输电塔塔头结构风荷载的计算模型,其结果不仅可以用于格构式输电塔频域计算,还可以为相关规范的修订提供参考。     

基于特征系统实现算法的输电塔气动阻尼风洞试验研究

为研究输电塔结构环境激励下的气动性能,采用特征系统实现算法(ERA)对风洞试验结果进行模态参数识别,提出表征各阶模态脉冲响应振幅的模态参与因子(MPF)作为识别系统模态的参数,利用各阶模态参与因子和相应的特征值推导了模态能量贡献(MEC)的估算公式,利用模态参与因子和模态能量贡献自动提取系统模态以减小识别中的主观影响。比较了试验结果与准定常理论的异同,讨论了气动阻尼与平均风速和风向的关系。结果表明输电塔结构气动阻尼多为正阻尼,顺风向随风速的增大而增大,横风向基本保持定值且未出现负阻尼,气动阻尼与平均风速分量之间存在非线性关系,因而在准定常理论基础上通过引入高阶项对试验结果进行了拟合。     

自立式双回路铁塔送电线路导线断裂后的结构动响应分析

为了研究机械性故障对自立式双回路铁塔输电线路结构的受力影响,建立了500kV架空输电线路耐张段的耦合体系模型,采用瞬态动力分析方法计算了高压交流输电线路耐张段一基塔在发生上横档一组导线突然断裂破坏后,邻近破坏处的导线、绝缘子、塔构件的瞬态动响应变化规律。分析结果表明,上横担一组导线断裂失效对邻近端导线张力峰值没有明显影响,对邻近端的绝缘子及铁塔横担构件的受力有较大的影响。研究成果可为输电线路结构设计提供理论依据。